Test: Intels Zukunfts-Plattform

von Thomas Hübner

Vorwort

Intel hat es uns mal wieder nicht leicht gemacht und drängt neben neuen Prozessoren auch neue Chipsätze und eine Reihe neuer Standards in den Markt. Intel nennt dies frohen Herzens den größten Plattformwechsel seit nunmehr zehn Jahren. In diesem Artikel beleuchten wir die Performance der neuen Komponenten, die Theorie haben wir in gesonderten Berichten detailliert dargelegt (DDR2 [1], PCI Express [2], i925X und i915 [3]). Bei den neuen Prozessoren handelt es sich um den Intel Pentium 4 3,4 Extreme Edition, Intel Pentium 4 520 (2,8 GHz), 530 (3,0 GHz), 540 (3,20 GHz), 550 (3,4 GHz) und Intel Pentium 4 560 (3,6 GHz). Doch diese sind nicht etwa für den Sockel 478 ausgelegt sondern für den ebenfalls neuen Sockel 775 mit „Land Grid Array“. Dieser neue Sockel stellt jedoch nur einen kleinen Teil der Neuerungen dar, die Intel mit der Einführung der neuen Prozessoren und Chipsätze einführt. Der i925X, i915P, i915G und i915GV lösen die alten Chipsätze ab und sorgen für Wirbel auf den Hauptplatinen.

Auf den alt bewährten AGP-Steckplatz muss man bei Intel nun komplett verzichten, PCI Express x16 for Graphics (PEG) heißt hier das Zauberwort. PCI wird durch vier PCI Express x1-Steckplätze abgelöst, jedoch gibt Intel hierbei die herkömmlichen PCI-Steckplätze noch nicht komplett auf, sondern setzt vorerst auf eine Implementierung beider Standards. Am Sound, der integrierten Grafik und dem Speicherinterface hat Intel aber ebenso Hand angelegt. Beim i925X führt kein Weg mehr an DDR2 vorbei, die i915-Chipsätze ermöglichen weiterhin einen Betrieb mit DDR1. Die neue Plattform zieht auch Änderungen bei den Kühlern, Netzteilen und der Stromversorgung der Grafikkarten nach sich. Auf all diese Punkte möchten wir in diesem Artikel und in unseren weiterführenden Berichten zu den jeweiligen Themengebieten näher eingehen.

Dann nichts wie los und hinein in die schöne neue Welt des Sockel 775!

Lesezeichen

Alles neu macht dieses mal nicht der Mai sondern sein Folgemonat. Aufgrund des Umfangs der Neuvorstellung haben wir uns dazu entschlossen, die Berichterstattung zur neuen Intel-Plattform in insgesamt vier Artikel - diesen mitgerechnet - aufzuteilen. Auf den folgenden Seiten soll es in erster Linie um die Performance der neuen Plattform gehen. Natürlich wird auch an der einen oder anderen Stelle auf gewisse Feinheiten eingegangen; das nötige Grundwissen zum heutigen Thema wird jedoch vorausgesetzt.

Es ist daher sehr zu empfehlen, zuvor einen Blick in unsere zwei Grundlagen-Artikel (und die Feature-Präsentation des i925X, vormals bekannt als Alderwood, und i915, Codename Grantsdale,) zu werfen.

Grundlagenartikel:

• DDR2 - Die Grundlagen [4] - Alles wird (irgendwann) schneller!
• PCI Express - Die Grundlagen [1] - Der ICE für die Peripherie?

Intels neue Chipsätze:

• Die Theorie hinter Intels 925X und 915 Express [2] - Zu modern für das Hier und Jetzt?

Abseits dieser Produktvorstellung möchten wir außerdem jedem, für den auch die Stromrechnung beim Kauf eines neuen Systems eine Rolle spielt, unseren Blick auf den „Energieverbrauch aktueller Prozessoren [5]“ ans Herz legen. Auf den Energiebedarf der neuen Prozessoren werden wir im Rahmen dieses Artikels eingehen. Für Overclocker könnte unsere Kolumne „Übertakten und die Stromrechnung [6]“ von Interesse sein.

Werdegang des Artikels

Die Geschichte dieses und der anderen, die neue Intel-Plattform behandelnden Artikel ist eine Geschichte, in der Schlafmangel nicht allzu selten vorkommt. Das Testkit der neuen Plattform erreichte uns samt Intel Pentium 4 3,4 Extreme Edition, Intel Pentium 4 560 (3,6 GHz), Intel D925XCV-Mainboard (i925X Express) und zwei Maxtor-Festplatten am Mittwoch vergangener Woche. Das große Problem dieser Auflistung? Eine passende PCI Express for Graphics (PEG)-Grafikkarte war natürlich nicht dabei. Glücklicherweise haben unsere eigenen Bemühungen und die Intels jedoch eine nVidia GeForce PCX5900-Grafikkarte für den darauf folgenden Montag in Aussicht gestellt. Mit dieser Karte hätten auch alle unsere bisherigen Grafikmessungen der alten Plattform mit der neuen verglichen werden können. Auch bei ATi war man sehr an einem Test interessiert. Dank Fronleichnahm standen jedoch vergangenen Donnerstag die Maschinen in Teilen Deutschlands still und so natürlich auch in München, dem Sitz der ATi-Pressestelle.

In Anbetracht des Zeitdrucks - die Vorstellung sollte schließlich schon in einer Woche erfolgen - galt es also Alternativen zu suchen. Schnell wurden wir fündig und führten erste Tests mit einer Diamond Viper V330 PCI (nVidia Riva 128) und einer S3 Trio 64 durch. Letztere konnte in einer Bildschirmauflösung von 1024x768 nicht einmal 32 Bit-Farbtiefe liefern - für eine ca. 10 Jahre alte Grafikkarte alles andere als eine Schande. Über das Wochenende konnten also schon erste Tests gefahren werden. Am Montag dieser Woche erreichte uns dann endlich die lang erwartete ATi X600 XT-Grafikkarte für den PEG. Erste Messungen zeigten, dass unsere Tests mit der Diamond Viper und co. völlig nutzlos waren, da sie selbst in 2D eine starke Systembremse darstellten.

Noch am Montag erreichte uns die Versandbestätigung von nVidia. Statt der angekündigten GeForce PCX5900 war es jedoch eine GeForce PCX 6800 GT, die uns am nächsten Tag erreichen sollte. Die Ingenieure aus den USA haben kurzerhand eine Serie der NV40 Chips mit PCI Express - das Ganze nennt sich nun NV45 - ausgerüstet. Damit war klar, auch unsere alten Grafikbenchmarks müssen zum Test erneuert werden (und ein Adapter für den neuen Stromanschluss der Grafikkarte gebastelt werden) Zum Glück stand im Testlab Hamburg noch eine GeForce 6800 Ultra mit Accelerated Graphics Port (AGP) bereit, die uns freundlicherweise von Inno3D zum Test zur Verfügung gestellt wurde. Die Karte müsste also schleunigst zum Testlab nach Berlin.

Am Dienstag traf neben der GeForce PCX 6800 GT noch das Intel D915GUX (i915G Express) in Berlin ein. Am Mittwoch folgte nVidias derzeit schnellste Lösung für den AGP aus Hamburg. Auch das Asus P5GD2 mit i915P - von oben bis unten mit einem schier unglaublichen Funktionsangebot ausgestattet - sollte uns an diesem Tag erreichen. Die Wochenmitte nutzte nVidia dazu, uns neue Grafikkartentreiber der Version 61.45 zur Verfügung zu stellen, die auf das neue Interface hin optimiert und ausschließlich für einen Test auf diesem freigegeben wurden.

Mit jedem Tag häufte sich die Arbeit und die Nächte verkürzten sich zunehmend. Den Rekord stellen wir jedoch Dienstag Nacht auf, als es erst um 5:00 Uhr völlig erschöpft endlich ins Bett ging. Die drei darauf folgenden Tage waren „nur“ noch bis 3:00 Uhr angesetzt. Doch wir waren nicht die einzigen, die bis spät in die Nacht schufteten. Auch unser Ansprechpartner bei Intel Deutschland, Christian Anderka, stand uns bis 2:00 Uhr Rede und Antwort.

Im Folgenden möchten wir nun unsere Testergebnisse und gewonnenen Erkenntnisse präsentieren. Gewisse Abschnitte werden jedoch kürzer als gewohnt ausfallen. Auf die neuen Intel-Chipsätze sind wir in einem gesonderten Artikel näher eingegangen. Auch DDR2 und PCI Express wurden in gesonderten Artikeln behandelt. Die gute alte Arbeitsteilung war mal wieder die einzige Möglichkeit, diesen Kraftakt zu bewältigen. Ein Launch, der auch unter diesem Aspekt Geschichte machen wird.

Übersicht

Für alle Freunde der schnörkellosen Theorie wollen wir, bevor es an's Eingemachte geht, nochmals einen Blick auf die Eckdaten der Kontrahenten werfen.

Die Prozessoren im Überblick

Merkmale	Pentium 4	Pentium 4	Pentium 4 Extreme Edition	Athlon XP	Athlon 64 (FX)
Kern	Prescott	Northwood	Northwood 2M	Thoroughbred Barton	Clawhammer Clawhammer-512 Newcastle
Frontside-Bus	533 MHz QDR 800 MHz QDR	400 MHz QDR 533 MHz QDR 800 MHz QDR	800 MHz QDR	266 MHz DDR 333 MHz DDR 400 MHz DDR	entfällt (externe Anbindung über HyperTransport)
Fertigung	90 nm	0,13 µm	0,13 µm	0,13 µm	0,13 µm SOI
Sockel	Sockel 478 Sockel 775	Sockel 478	Sockel 478 Sockel 775	Sockel A	Sockel 754 Sockel 940 (FX) Sockel 939
Taktrate oder Modellnummer	533 MHz (S478) 2400 MHz A 2800 MHz A 800 MHz (S478) 2800 MHz E HT+ 3000 MHz E HT+ 3200 MHz E HT+ 3400 MHz E HT+ 800 MHz (S775) 520 HT+ 530 HT+ 540 HT+ 550 HT+ 560 HT+ HT+: Verbessertes Hyper-Threading	400 MHz QDR 1600 MHz A 1800 MHz A 2000 MHz A 2200 MHz 2400 MHz 2500 MHz 2600 MHz 533 MHz QDR 2266 MHz 2400 MHz B 2533 MHz 2666 MHz 2800 MHz 3066 MHz HT 800 MHz QDR 2400 MHz C HT 2600 MHz C HT 2800 MHz C HT 3000 MHz HT 3200 MHz HT 3400 MHz HT HT: Hyper- Threading	800 MHZ (S478) 3200 MHz HT 3400 MHz HT 800 MHZ (S775) 3400 MHz HT HT: Hyper- Threading	266 MHz DDR 1800+ 1900+ 2000+ 2100+ 2200+ 2400+ 2600+ 333 MHz DDR 2600+ 2700+ 2800+ 333 MHz DDR 2500+ 2600+ 2800+ 3000+ 400 MHz DDR 3000+ 3200+	Athlon 64 (S754): 2800+* 3000+* 3200+ 3400+ 3700+ Athlon 64 (S940): FX-51 FX-53 Athlon 64 (S939) 3500+** 3800+** FX-53 * 512 kB L2-Cache ** 512 kB L2-Cache und ausschl. Newcastle
Transistoren	125 Mio.	55 Mio.	169 Mio.	37,5 Mio. (Tho.) 54,3 Mio. (Bar.)	68.5 Mio. (NewC.) 105.9 Mio.
DIE-Size	112 mm²	146 mm² (nB0) 131 mm² (nC1) 131 mm² (nD1)	240 mm² (nM0)	80 mm² ("Tho A") 84 mm² ("Tho B") 101 mm² (Bar.)	144 mm² (NewC.) 193 mm²
L1-Execution-Cache	12.000 µ-Ops	12.000 µ-Ops	12.000 µ-Ops	64 kB	64 kB
L1-Daten-Cache	16 kB	8 kB	8 kB	64 kB	64 kB
L1-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt
L2-Cache	1024kB	512kB	512kB	256kB (Tho.) 512kB (Bar.)	512kB 1024kB
L2-Anbindung	256 Bit	256 Bit	256 Bit	64 Bit	128 Bit?
L2-Cache-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt
L2-Modus	L1 inclusive	L1 inclusive	L1 inclusive	L1 exclusive	L1 exclusive
L3-Cache	-	-	2048kB	-	-
L3-Cache-Takt	-	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt	CPU-Takt
L3-Modus	-	-	L2 inclusive	-	-
HW Data Prefetching	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja
VCore	1,250V 1,275V 1,300V 1,325V 1,350V 1,375V 1,400V	1,475V 1,500V 1,525V 1,550V	1,475V 1,500V 1,525V 1,550V 1,575V 1,600V	1,50V 1,60V 1,65V	1,50V
Befehlssätze	MMX SSE SSE2 SSE3	MMX SSE SSE2	MMX SSE SSE2	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE	MMX 3DNow! 3DNow!+ SSE SSE2 AMD64
Temperatur Diode	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja
Energiesparfunktion	-	-	-		Cool'n'Quiet
NX-Bit (Win XP SP2)	-	-	-		Ja
Multiprozessor-fähig	Nein	Nein	Nein	Nein	Nein
CPU-Architektur	31-stufige Pipeline	20-stufige Pipeline	20-stufige Pipeline	15-stufige (FPU) 10-stufige (ALU) Pipeline	17-stufige (FPU) 12-stufige (ALU) Pipeline

Für den neuen Sockel 775 erscheinen am heutigen Tag mit dem Pentium 4 Extreme Edition 3,4 und den Pentium 4-Modellen von 3,6 bis 2,8 GHz insgesamt sechs neue Prozessoren. In wenigen Tagen wird Gerüchten zufolge noch ein 2,8 GHz schneller Celeron folgen. Bereits im August wird es voraussichtlich erste Pentium 4-Prozessoren für diesen Sockel geben, die um eine - mit der von AMDs Athlon 64 kompatiblen - 64 Bit-Erweiterung erweitert wurden.

Die neue Extreme Edition unterscheidet sich zu den bisherigen Modellen dieser Serie nur im Sockel (und wenn man so will auch in der Verlustleistung). Die gebotenen Features sind absolut identisch. Dies trifft auch auf die neuen „normalen Pentium 4“ zu. Diese basieren auf dem in 90 nm gefertigten Prescott-Kern - der Northwood wird auf dieser Plattform nicht mehr eingesetzt werden - und bieten keine besonderen Features. Der erste Celeron für den Sockel 775 wird auch auf den Prescott-Kern basieren, dessen L2-Cache auf 256 kB geschrumpft wurde.

Mit dem Sockel 775 hält bei Intel nun auch ein neues Benennungs-Schema für die Prozessoren Einzug - Modellnummern, die wir bisher nur bei AMD (Opteron) kannten, halten nun auch beim größten Halbleiterhersteller der Welt Einzug. Bereits im April wurde dieser Richtungswechsel [7] bekannt.

Im Mobile-Segment werden die Modellnummern seit der Vorstellung des Pentium M „Dothan“ [8] Anfang Mai benutzt. Im Desktop-Segment ist es nun soweit. Entgegen erster Gerüchte wird der Pentium 4 Extreme Edition 3,4 GHz keine Modell-Nummer tragen.

Pentium 4 Prozessoren im Sockel 775

Prozessor	Frontside-Bus	Fertigungsprozess	L2-Cache	Nummer
Pentium 4 3,6 GHz	800 MHz	90 nm	1 MB	560
Pentium 4 3,4 GHz	800 MHz	90 nm	1 MB	550
Pentium 4 3,2 GHz	800 MHz	90 nm	1 MB	540
Pentium 4 3,0 GHz	800 MHz	90 nm	1 MB	530
Pentium 4 2,8 GHz	800 MHz	90 nm	1 MB	520
Pentium 4 2,8 GHz	533 MHz	90 nm	1 MB	520

Die Modellnummer soll sich eigentlich aus der Architektur, Cache, Takt, Frontside-Bus und anderen Technologien zusammensetzen. Mit einer Taktsteigerung von 200 MHz gibt es, wie man unschwer erkennen kann, insgesamt 10 Punkte extra. Interessant wird die Nummer erst, wenn tatsächlich zwei Technologien aufeinander treffen. Vorerst sind es nur Zahlen, die letztendlich doch nur über den Prozessortakt Auskunft geben. Auf seiner Webseite hält Intel entsprechende Erklärungen [9] für die „Prozessor-Nummer“ bereit. Wir möchten daher im Folgenden nicht weiter darauf eingehen. Vielmehr soll es nun um die neue Plattform gehen.

Neuerungen

Neue Netzteile

Auch in Sachen Netzteile hat sich etwas getan - und zwar gleich an zwei Stellen. Um den gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden, wurde noch innerhalb der ATX-Spezifikation mit der Version 2.2 ein neuer Power-Stecker eingeführt. Der alte Stecker mit 2x10 Pins weicht einem längeren Modell mit 2x12 Pins. Die damit insgesamt vier zusätzlichen Pins sollten direkt der Grafikkarte zu Gute kommen, die neuerdings über den PEG bis zu 75 Watt verbrauchen darf und das Board somit stärker in Anspruch nimmt.

Leider hat sich die PCI SIG, das Entwicklungskonsortium hinter dem PCI-, PCI-X- und PCI Express-Standard, dem auch Intel angehört, was die Entwicklung der Grafikkarten betrifft, etwas verschätzt. So reichen bei den neuen High-End-Modellen nVidia GeForce 6800 oder ATi X800 diese 75 Watt immer noch nicht aus, um einen stabilen Betrieb zu garantieren.

Da Grafikkarten mit zwei Stromsteckern wie beispielsweise die GeForce 6800 Ultra oder XGI Volria Duo V8 immer den Eindruck erwecken, wahre Stromverschwender zu sein (der Eindruck muss nicht täuschen!), wurde kurzerhand ein neuer Steckertyp entwickelt. Er bietet 2x3 Pins. Die obere Reihe liegt an Masse und die untere an +12 Volt. So kann dem Netzteil ordentlich Strom entzogen werden, ohne drei Festplatten-Stromstecker zu benötigen, die inetwa dieselbe Leistung zuführen können. Mit diesem Stecker und den 75 Watt, die der PEG liefern kann, sollte auch der Stromhunger zukünftiger Grafikkartengenerationen vorerst befriedigt werden können.

Hierzu noch ein interessantes Zitat in Bezug auf den neuen Stromstecker:

Zitat:

The PCI SIG is in the process of finalizing the specification for the PCI Express High-end Graphics power connector. It is clear from their process timelines that a finalized specification will not be available until long after products have shipped.

Es handelt sich hierbei also um einen Standard, der noch nicht finalisiert ist. Dennoch haben sich die Grafikkarten-Hersteller untereinander geeinigt, diesen bereits jetzt auf ihren PCI Express-Lösungen einzusetzen. Auch die Netzteil-Produzenten sind angehalten, diesen Stromstecker bereits in ihrer Planung für zukünftige Netzteile zu berücksichtigen.

Apropos Netzteile: Derzeit wird man auf dem Markt vergebens nach Geräten, die entsprechend der ATX 2.2-Spezifikation gefertigt wurden, suchen. Die Entwicklungsarbeiten sind zwar allerorts sehr weit fortgeschritten, aber leider noch nicht abgeschlossen. Wie man uns auf Anfrage mitteilte, werden beispielsweise die be Quiet!-Netzteile voraussichtlich erst in zwei Monaten am Markt verfügbar sein.

Dies ist jedoch kein Beinbruch. Die alten ATX-Netzteile nach 1.x Spezifikation, d.h. mit dem klassischen 2x10 ATX und dem zusätzlichen 2x2 ATX12V-Stecker (erstmals mit dem Pentium 4-Prozessor eingeführt), lassen sich auch die neuen Boards betreiben. Hier ist alles miteinander kompatibel. Um den PEG mit genügend Strom zu versorgen, ist auf den Boards ein zusätzlicher Festplatten-Stromstecker aufgebracht - wirklich nötig ist auch dieser nicht. Für den neuen Grafikkarten-Stromeinspeiser stehen entsprechende Adapterkabel bereit.

Leider war das Angebot an diesem Kabel nicht besonders groß. Daher mussten wir uns einen solchen 20-Cent-Stecker zum Betrieb der mehrere Hundert Euro teuren GeForce PCX 6800 selber „basteln“. Es ist davon auszugehen, dass jede Grafikkarte, die mit diesem Stecker betrieben werden muss, auch entsprechende Adapter im Lieferumfang hat.

Neue Kühler

Mit dem neuen Sockel 775 hält auch ein neues Kühler-Referenzdesign, das Prescott FMB2, Einzug. Das bisher bekannte Rentention-Modul entfällt. Das neue Modell wird quasi frei schwebend montiert. Zwar kann auf diese Art und Weise nicht der wie bisher gewohnte Druck von bis zu 100lb (45kg) erreicht werden. Durch den neuen Sockel ist jedoch alles, was den thermischen Widerstand nicht weiter senkt, völlig überflüssig. Damit wird auch das Mainboard nicht mehr unnötigen Spannungen ausgesetzt. Der Anpressdruck des neuen Referenzkühlers ist also nicht größer als nötig.

Auch beim neuen Design hat man sich für einen Radial-Kühler mit Kupfer-Kern entschieden. Der Lüfter ist im Durchmesser deutlich gewachsen und kann so bei gleicher Drehzahl mehr Luft transportieren - effizienter arbeiten. Tatsächlich besitzen die Mainboards der neuen Generation nun auch bei Intel eine Lüftersteuerung für Prozessor- und Gehäuse-Lüfter. Ist diese aktiv und der Prozessor nicht übermäßig heiß (ca. 50°C), ist der Prozessorlüfter mit nur noch 850 Umdrehungen pro Minute nicht mehr wahrnehmbar. Der Gehäuselüfter kann in diesem Fall seine Arbeit komplett einstellen.

Der Kühlkörper setzt auf die „Bifurcated Fin Technology“, bei der sich die Kühlfinnen ab einem bestimmten Punkt aufspalten und so die Kühlfläche beinahe verdoppeln. Auch an dem Lüfter selbst ging die Weiterentwicklung nicht vorbei. Im Gegensatz zum bisherigen Referenzmodell für den Sockel 478 besitzt dieser nur noch sieben Lüfterblätter (bisher beim Referenzkühler acht, beim Boxed-Kühler sind es schon sieben). Der Lüfter hat einen Durchmesser von 90 mm, die Lüfterblätter besitzen einen Lufthub von 38 mm und eine Steigung von 30°. Letzteres wird in Hinblick auf Akustik und Luftdurchsatz als besonders effektiv eingeschätzt. Unter gleichen Bedingungen soll der neue Lüfter bei gleicher Lautstärke beinahe doppelt so leistungsfähig sein.

Durch die radiale Bauweise wird darüber hinaus auch die Umgebung mit Frischluft versorgt, so dass Spannungswandler, Northbridge (Memory Controller Hub - MCH) oder auch die Southbridge (Input/Output Controller Hub - ICH) nicht gesondert aktiv belüftet werden müssen. Problematisch wird es erst dann, wenn man für den Prozessorkühler auf Wasserkühlung setzt. Hier sollte jeder auf andere Weise für eine Kühlung der Komponenten sorgen.

Weiterhin soll auch nicht der neue Lüfterstecker unberücksichtigt bleiben. Zu den bisher drei Pins gesellt sich nun ein weiterer hinzu. Pin vier trägt dabei ein 25 kHz Steuersignal, um die Lüfterdrehzahl zu regulieren. Die entsprechende Logik ist also im Lüfter selbst enthalten. Die Pins eins bis drei bleiben in ihrer Belegung unverändert und somit ist auch eine Abwärtskompatibilität zu bisherigen Kühlern (die ohnehin nicht auf den neuen Sockel passen werden) sichergestellt. Durch den neuen Pin wird der Arbeitsbereich des Lüfters vergrößert und das Mainboard-Design minimal vereinfacht, da man jetzt auf andere, die Lüfterspannung regulierende Mittel verzichten kann. Auf dem vierten Pin wird der Lüfter direkt mit dem Temperaturwert der Prozessor Thermal Diode versorgt.

Ein Blick auf die Systemtemperaturen macht recht schnell deutlich, dass der neue Kühler tatsächlich effektiver zu Werke geht. Bei diesem Messungen wird auch schnell klar, warum Verbesserungen am Kühler nicht ganz unnötig waren: Im Vergleich zum in 0,13 µm gefertigten Northwood (respektive Gallatin beim Extreme Edition) wird der in 90 nm gefertigte Prescott einfach viel wärmer.

Neue Verlustleistung

Das Interesse an unserem „Energieverbrauch aktueller Prozessoren“ und der Kolumne „Übertakten und die Stromrechnung“ hat uns gezeigt, dass in Deutschland ganz klar ein Gewissen für die Umwelt oder zumindest für den eigenen Geldbeutel vorhanden ist. Unter all den wunderschönen Features der neuen Plattform hat der abermals gestiegene Stromverbrauch des Prozessors wohl die größte Rüge verdient. Bewegten sich schon die Pentium 4 3,2E und 3,4E GHz mit einer (thermischen) Verlustleistung von 103 Watt an den Grenzen des Vertretbaren, setzt Intel nun noch einmal 15 Watt drauf. Mit einer Steigerung von mehr als 10 Prozent konnte Intel das selbst gesteckte Ziel, die Verlustleistung nicht mehr erheblich steigen zu lassen, leider nicht einhalten.

Doch auch hier gibt es einen Lichtblick. Auf der Sockel 775-Plattform hat der Prozessorhersteller aus dem sonnigen Kalifornien die Prozessoren in zwei Verlustleistungsgruppen eingeteilt. In der „Stromsparer-Gruppe“ nach „Platform Compatibility Guide 04A“ (PCG 04A), bei der die Leistungsaufnahme typischerweise nicht mehr als 84 Watt beträgt, der maximale Strom 78 A nicht überschreitet und die maximale Prozessortemperatur (Tcase) bei 67,7 °C liegt, sind Pentium 4 520 (2,8 GHz), 530 (3,0 GHz) und 540 (3,20 GHz) Mitglied. Gerade beim letzten Mitglied ist dies erfreulich. Verbraucht der Verwandte des Sockel 478 typischerweise doch noch 103 Watt. Hier scheint durch das neue Stepping (D-0) des „Prescott“ eine Senkung der Verlustleistung möglich geworden zu sein. Auch die Modelle mit 2,8 und 3,0 GHz verbrauchen damit weniger als ihre Freunde vom Sockel 478.

Die derzeit schnellsten Sockel 775-Prozessoren Pentium 4 550 (3,40 GHz), 560 (3,60 GHz) und Pentium 4 Extreme Edition 3,4 GHz sind aktuell nur für Mainboards nach PCG 04B (entspricht VRM 10.1) geeignet. Ihre maximale Leistungsaufnahme liegt bei 115 Watt, der Strom kann bis zu 119 A betragen. In Sachen Temperatur kann es mit 72,8 °C auch etwas heißer zugehen. Alle in der zweiten Gruppe aufgeführten Prozessoren sollen früher oder später (die Extreme Edition sei an dieser Stelle ausgenommen) auch mit technischen Eckdaten für den PCG 04A erscheinen.

Leider können Messungen den geringeren Verbrauch des Pentium 4 540 im Vergleich zu dem Sockel 478 Kollegen nicht bestätigen. Aufgrund der großen Unterschiede in den verwendeten Plattformen ist ein direkter Vergleich jedoch nur eingeschränkt möglich.

Beim betrachten dieser Messergebnisse (gemessen mit Voltcraft Energy Check 3000) wird recht schnell klar, dass auch das neue Prescott-Stepping D-0 diesen nicht zum Stromsparwunder aufsteigen läßt. Auch der sparsame DDR2 vermag hier nicht den gewünschten Erfolg zu bringen. Vielleicht ist es die Grafikkarte, die dank neuem Stromstecker und neuem Interface etwas stärker zulangt. Auch North- und Southbridge der neuen Intel-Lösungen sind abermals komplexer geworden und könnten dementsprechend nach „mehr“ verlangen. Sparsam zeigt sich letztendlich nur der Pentium 4 Extreme Edition, der noch im 130-nm-Prozess gefertigt wird. Die komplette Prescott-Familie wird nicht nur besonders warm, sondern verschlingt auch viel Energie. Schade, dass es keine Sockel 775 mit Northwood-Kern geben wird.

An dieser Stelle sei noch ein kurzer Blick voraus gestattet: Gerüchten zufolge soll noch in diesem Jahr der Pentium 4 die 4-GHz-Marke erreichen. Auch dieser Prozessor soll noch in die Grenzen von PCG 04B gequetscht werden. Allerdings hält Intel - außer der eigenen Zielsetzung - nichts davon ab, kurzer Hand einen „Platform Compatibility Guide 04C“ zu schaffen.

Testergebnisse

Speicherperformance bei DDR2-533 und DDR2-400

Um die Speicherperformance zu ermitteln und Unterschiede in der Geschwindigkeit zwischen DDR2-Speicher und den älteren DDR-RAM-Riegeln festzustellen, bedienen wir uns auch in diesem Artikel aus einem weit gefächerten Fundus von Benchmarks. Die verschiedenen Testprogramme sollen eine, auf umfangreichen Ergebnissen basierende Schlussfolgerung ermöglichen.

Zu beachten ist jedoch, dass ein von uns mit DDR2-Speicher bestücktes, Intel D925CXV genanntes Mainboard der neuesten Generation gegen das bereits ausgereifte Asus P4C800-E Deluxe antritt. Das Testsystem besteht weiterhin aus Corsair DDR2-4200 sowie Corsair TWINX1024-3200LL-Speicherriegeln. Als Grafikkarte kam nVidias neueste GeForce-Generation in Form der GeForce 6800 GT PCI Express zum Zuge, die sich auf den Detonator der Versionsnummer 61.45 stützte.

Als Auswertung des PCMarks der Version 2004 ist zu sagen, dass ein klarer, wenn auch nicht überragender Vorsprung, zu Gunsten des DDR2-Gespanns zu verzeichnen ist - zumindest unter der Verwendung von geringen Speicherlatenzen. So zeigt sich ein - nicht der Messtoleranz zuzusprechender - Unterschied zwischen dem Betrieb des Testsystems mit DDR2-533 Speicher im Vergleich der Latenzen 3-3-3-12 und 5-5-5-12. Nicht punkten kann in diesem Benchmark das Gespann aus Intel Alderwood-Mainboard und DDR2-Speicher, betreibt man letzteres im Single-Channel-Modus oder nutzt man zu Vergleichszwecken DDR2-400-Module. Es scheint sich auch hier zu bestätigen, dass die DDR2-Technik ihre Vorteile erst mit höheren Taktraten ausspielen kann.

Auch im 3DMark03 aus dem Hause Futuremark besticht das Testfeld nicht durch besondere Unterschiede in den ermittelten Werten. Weiterhin positioniert sich das Testsystem bestehend aus Intels D925CXV Mainboard und DDR2-533 Speicher an der knapp errungenen Spitze, im Gesamtscore liegt das Asus dicht auf. Ein Vergleich der ermittelten Prozessorpunktzahlen zeigt zwar das mit den Latenzen 4-4-4-12 betriebene Testgespann vor dem Asus-Vertreter mit DDR1-Speicher, der banale Unterschied kann aber der üblichen Messabweichung zugesprochen werden. Deutlicher treten Unterschiede zu Tage, vergleicht man die Ergebnisse des ausgereiften Canterwood-Vertreters mit den ermittelten Werten des Alderwood-Mainboards im Single-Channel-Betrieb oder unter Verwendung von DDR2-400-Speicher. Auch höhere Latenzzeiten scheinen der Gesamtgeschwindigkeit in einem Maße abträglich zu sein, das messbar ist.

Sowohl im 3DMark der Version 2001 als auch im UT2003 Benchmark und Comanche 4 lässt sich feststellen, dass die zuvor ausgewerteten Ergebnisse in ihrer Beschreibung auch auf diese drei Testprogramme übertragen werden können. Die Spitze hält auch hier wieder das i925X-DDR2-Gespann, das sich mal mehr, mal weniger deutlich von dem aktuellen Vertreter aus dem Hause Asus samt Bestückung absetzen kann. Wieder fallen Kombinationen bestehend aus Alderwood-Mainboard und DDR2-400-Speicher sowie DDR2-533-Speicher mit langen Latenzen auf die hinteren Ränge.

Zu guter Letzt ergibt sich ein neues Bild im Sandra 2003 Max-Benchmark. Hier positioniert sich Asus´P4C800-E Deluxe an erster Stelle, wenn auch mit einem Vorsprung, der als solcher eigentlich gar nicht betitelt werden kann. Die im "Memory Bandwidth"-Benchmark ermittelten Punkte bestätigen jedoch im Ganzen die zuvor gewonnenen Eindrücke: Die Latenzzeiten bewirken eine deutlich messbare, wenngleich vielleicht nicht wirklich fühlbare Steigerung der Gesamtperformance. Sowohl DDR2-400-Module als auch deren DDR2-533-Pendants können sich am ehesten mit niedrigen Latenzen gegen das Asus-Gespann mit DDR1-Speicher behaupten. Weiterhin deutlich ist der Unterschied zwischen DDR2-533 und DDR2-400. So kann sich das mit DDR2-533-Modulen bestückte i925X-Mainboard deutlich von den Werten des selben Systems mit DDR2-400-Speicher absetzen. Dieser Unterschied tritt am deutlichsten im Single-Channel-Betrieb zu Tage, in dem Sandra den Vergleichsmodulen mit verschiedener Taktung eine Differenz von gut 900 Punkten bescheinigt.

Intel ICH5R vs ICH6R

Zum Leistungsvergleich der neuen ICH6/R-Southbridge haben wir die zwei Maxtor MaXLine III-Festplatten noch auf einem ASUS 4C800-E Deluxe-Mainboard getestet, nur die RAM-Ausstattung weicht natürlich ab, Prozessor und Grafikkarte waren identisch.

Als Treiber kam auf beiden Mainboards der Intel IAAR 4.0.0.6211 zum Einsatz. Getestet wurde neben den RAID-Modi 0 und 1 auch eine Festplatte als Solo-Laufwerk. Die Clustergröße im RAID0-Modus wurde mit 128k festgesetzt.

Bei der maximalen Leserate übertrifft die alte ICH5/R im RAID0-Modus trotz fehlendem AHCI und daher auch ohne NCQ um über 7 MB/s. Im Schnitt werden daraus nur noch 1,5 MB/s, scheinbar kann die ICH6/R die Maxtor Festplatten nicht so gut auslasten wie die ICH5/R. Als Solo-Laufwerk unterscheiden sich die Meßwerte kaum voneinander.

Ebenfalls auffällig ist das Burst-Lesen direkt aus dem Cache. Auch hier kann die ICH5/R im RAID0-Modus immerhin rund 9 MB/s schneller arbeiten. Daraus werden im Solo-Modus schon 14 MB/s, im RAID1-Modus sogar fast 20 MB/s, hier hat Intel wohl beim ICH6/R, bzw. bei der neuen Treiberversion, etwas „verschlimmbessert“.

Beim Schreiben im Low-Level-Bereich kann sich die ICH6/R knapp vor ihrem Vorgänger platzieren, wenn man den RAID0-Modus betrachtet. Im RAID1-Modus liegen zwar die Maximalwerte der ICH6/R höher, im Schnitt bleibt davon jedoch nichts übrig und beide Controller sind quasi gleich schnell. Selbiges trifft auch auf eine einzelne Maxtor-Festplatte zu.

Ein Indiz für nicht ausgereifte Treiber ist die entstehende Prozessorlast bei der ICH6/R, über 10 Prozent sind nicht standesgemäß. Die ICH5/R begnügt sich mit etwa fünf Prozent, was einen sehr guten Wert für einen RAID-Verbund darstellt. Hier fällt auf, dass mit dem Einschalten des AHCI selbst bei nur einer Festplatte die Belastung der CPU mehr als verdoppelt wird.

Im PCMark04 kann die ICH6/R endlich glänzen, der praxisnahe Benchmark bescheinigt ihr durchweg bessere Werte. Natürlich sind diese Werte höher zu bewerten als die theoretischen Low-Level-Benches, die jedoch nicht außer Acht gelassen werden dürfen. Offenbar kann sich das AHC-Interface mit der NCQ der Festplatten hier durchsetzen, rund 200 Punkte mehr werden erreicht. Das entspricht beim RAID0-Modus rund drei Prozent, beim RAID1-Modus fast vier Prozent, eine noch größere Steigerung wird wohl erst eine verbesserte Treiberversion ermöglichen. Auch im Solo-Modus werden mit AHCI rund vier Prozent bessere Werte erreicht.

Graphics Media Accelerator 900

Für die folgenden Tests haben wir uns auf eine Auflösung von 1024x768 beschränkt, allerdings in 32 Bit Farbtiefe gemessen. Die integrierte Grafik des Grantsdale bietet dabei eine minimal DirectX9 erfüllende Pixelshadereinheit, während die komplette Vertexsverarbeitung von der verwendeten CPU übernommen werden muss.

Per BIOS-Einstellung kann man der integrierten Grafik verschiedene Speichergrößen zuweisen, wobei sich dank der dynamischen Abzweigung, die der Grafikkern beherrscht, und der Tatsache, dass wir mit nur 128 MB statt der maximalen 256 MB teils heftige Leistungseinbrüche verzeichnen mussten, am ehesten die Maximaleinstellung zu empfehlen wäre. Darüber hinaus dürften nur die allerwenigsten i915G-Systeme mit weniger als 256 MB ausgeliefert werden.

Im Gegensatz zur bekannten Situation bei externen Grafikkarten kann hier eine Steigerung der CPU-Leistung gleich doppelt positiv zu Buche schlagen. Mehr als 1:1 schlagen die gut 21% mehr CPU-Takt sich auch auf die Grafikleistung nieder, egal ob Tri- oder GFX-Score.

Auch wenn der Gesamtpunkteertrag hier durchaus den der als DX9-Bremse bekannten GeForce FX5200 übersteigt, dürfen die rund 1500 Punkte nicht darüber hinwegtäuschen, dass der GMA900 hier nur im ersten Test Wings of Fury eine ausreichend schnelle Framerate außerhalb des einstelligen Bereiches erreichen kann. Obwohl er hier rund 30% langsamer als die zum Vergleich betrachtete GeForce FX5200 ist, kann der grafikfähige Chipsatz in den beiden Tests Battle of Proxycon und Troll's Lair eine rund 50% höhere Leistung für sich verbuchen. Der Nature-Test geht dann allerdings wieder knapp an die FX5200.

Der normalerweise recht CPU-limitierte 3DMark2001 SE zeigt ansprechend gute Leistungen der GMA900 im Rahmen dessen, was man bisher von integrierten Grafikkernen gewohnt war. Der einzige Test, der DirectX8-Shader nutzt, ist hier der Nature-Test, der auch direkt für mehr als 750 der erzielten Punkte verantwortlich zeichnet. Das von Intel höchstselbst angegebene Verhältnis von 70-80% Mehrleistung in just diesem Benchmark gegenüber dem Vorgänger Intel Extreme Graphics 2 wird hier schon um 12,5% gekürzt, da diese Punkte aus einem Test kommen, der vom i865G überhaupt nicht ausgeführt werden konnte. Der rund 25% höhere Takt von 333 MHz tut ein Übriges, um die in der Architektur verborgenen, leistungsfördernden Details auf rund die Hälfte dessen zurechtzuschrumpfen, was man rein durch zwei 3DMark2001 SE - Angaben annehmen könnte.

Das in Ehren ergraute Quake III scheint ob der erreichten Werte, die ausnahmsweise auch mit der 128MB-Einstellung im BIOS knapp gehalten werden konnten, nun auch mit integrierter Grafik ordentlich spielbar zu werden. Dazu kommt, dass die Lücken in der Physik-Engine, die höhere und weitere Sprünge mit bestimmten FPS-Werten ermöglichten, mit neueren Patches behoben wurden.

Auch Unreal Tournament haben wir dem pixelshaderbewehrten Chipsatz nicht erspart und sind dabei auf durchaus ansprechende Resultate im FlyBy gekommen - immer bedenkend, dass es sich um ein Anhängsel eines Chipsatzes handelt und nicht um eine eigenständige Grafikkarte. Im Botmatch macht sich allerdings schmerzlich die fehlende Vertexeinheit bemerkbar, so dass hier die CPU im wahrsten Sinne des Wortes vom Scheitel bis zu Sohle alles selbst erledigen muss, was mit Transformation, Skinning und Beleuchtung der sich hektisch bekämpfenden Bots zu tun hat.

Insgesamt kann man sagen, Intel hat mir der Integration minimaler Pixelshader nach DirectX 9 und eines CPU-emulierten Vertexshaders 2.0, der in den DirectX-Caps allerdings nicht geführt wird, das Soll im Hinblick auf Longhorn erfüllt. Zudem bot sich die Pixelshader-Architektur natürlich an, um durch möglichst viel Arbeit im Single-Pass-Verfahren Zugriffe auf den Hauptspeicher zu minimieren. Getreu diesem Motto bietet man unter OpenGL beispielsweise acht Texturschichten pro Durchgang an - mehr als ATi und nVidia derzeit erlauben. Dazu gibt es ein EarlyZ-Verfahren, das mehr als vier Pixel pro Takt und Pipeline vorzeitig verwerfen und somit unnötige Textur- und Shaderarbeit einsparen kann. Auch der Z-/Stencil-Teil des Direct3D-Treibers und der Grafikeinheit sind gelungen und sind im FableMark in etwa auf dem Niveau einer GeForce4 Ti.

Wo viel Licht, da bekanntlich auch viel Schatten und so müssen wir dem OpenGL-Teil des Treibers momentan noch eine sehr mäßige Performance bescheinigen - nicht einmal die Hälfte der theoretisch möglichen Füllrate wird erreicht. Durch fehlende Einträge der Vertexshader-Caps, so vermuten wir, starteten aber ein paar unserer DirectX9-Testprogramme nicht und so konnten wir der Shaderleistung nicht direkt auf den Zahn fühlen. Außerdem scheint, trotz PCI-Express, die Pixel-Read-Back-Performance derzeit mehr als dürftig und mit etwa 77 MB/s bei gut einem Drittel dessen zu liegen, was mit halbwegs aktuellen AGP8X-Karten problemlos möglich ist.

PCI Expess for Graphics gegen AGP

Aus dem Hause ATi erreichte uns ein Sample der X600-Karte, die auf derselben Architektur wie die bekannte Radeon 9600 XT, die ihre Vertretung hier in Form einer Sapphire Atlantis 9600 XT fand, basiert. Erfreulicherweise wurde zwar der Chiptakt bei den bekannten 500 MHz belassen, aber einer der größten Falschenhälse der Radeon 9600, der Speichertakt, auf 370MHz nach oben hin korrigiert, was der möglichen Leistungsentfaltung zugute kommen sollte. Das Problem, welches sich daraus für uns ergab: Die Radeon 9600 XT mochte auf dieser Speicherfrequenz nicht mehr fehlerfrei funktionieren, so dass wir durchgehende Vergleichswerte hier leider schuldig bleiben müssen.

Bei nVidia stellte man uns die erste verfügbare PCI Express-Karte der neuen Generation zur Verfügung, eine GeForce 6800 GT mit PCI Express-Interface. Zum Vergleich simulierten wir die AGP-Version der GT mit einer GeForce 6800 Ultra, die wir um jeweils 50 MHz in GPU- und Speichertakt drosselten.

Während die rückwärtige Ansicht außer dem PCI Express-Anschluss keine bahnbrechenden Neuerungen verrät, zeigen die beiden anderen Bilder, dass sowohl eine Single-Slot Kühlung, wie sie erste Bilder, die durchs Internet kursierten, auch schon für die Ultra vermuten ließen, als auch ein veränderter, sechspoliger Stromanschluss zum Einsatz kommen, der aber mittels Adapter aus herkömmlichen Netzteilen gewonnen werden kann. Ob die Single-Slot-Kühlung den Erwartungen entspricht, sprich, auch bei belegtem PCI-Slot 1 den Grafikprozessor noch ausreichend kühlt, werden wir bei den ersten Seriensamples sowohl von nVidia als auch von ATi sehen.

Nach der Demontage der Kühleinheit, die im Kern nur aus Aluminium besteht, sahen wir ein sehr aufgeräumt wirkendes „Printed-Circuit Bord“ (PCB), welches die komplette Spannungsversorgung in einem relativ kleinen Bereich am Ende der Karte beim Stromanschluss konzentriert. Der Rest ist für verschiedenartige und hoffentlich auch leise Kühllösungen verschiedenere Boardhersteller freigehalten, von denen wir uns eine große Vielfalt versprechen.

Hier lüftet sich das erste der Geheimnisse - der Chip, der auf unserem PCI Express-Sample der GeForce 6800 GT verbaut worden ist, trägt bereits die Bezeichnung NV45 und ist, entgegen unserer Annahme [10] nun doch nicht verworfen worden, sondern, und das bestätigte uns ein Blick in eine fast in Vergessenheit geratene Roadmap eines Boardpartners von nVidia, in die wir bereits zur CeBIT 2004 Einblick erhielten, genauso verbaut worden, wie es vorgesehen war. So wurde in dieser Roadmap vom NV40 als AGP-Version gesprochen, die PCX5950 und PCX5750 als PCI-Express Versionen mit zwei separaten Chips auf der Grafikkarte angekündigt und die NV41 und NV43 als Single-Chip Lösungen. Der NV45, mit dem wir es hier zu tun haben, war dagegen bereits in dieser Roadmap als „Multi-Chip Module“, eben das, was wir hier auf den Bildern sehen, angekündigt.

Konkurrent ATi hingegen bringt, wie angekündigt [11], nur reine PCI Express-Lösungen mit einem einzigen Chip heraus, die dann möglicherweise per Bridge-Chip als AGP-Versionen [12] noch zu verwerten sind, sollte PCI Express nicht so schnell, wie von einigen erwartet, ins Rollen kommen. Wilde Spekulationen, wie sie The Inquirer [13] in die Welt setzt, sind unserer Meinung nach erst einmal vom Tisch.

Hier, so scheint es, haben sowohl ATi, mit ihrem nativen PCI-E-Interface, als auch nVidia mit ihrem HSI-Chip noch lange nicht die Performance freigegeben, die möglich ist. Selbst AGP-Karten können theoretisch bis über ein Gigabyte pro Sekunde über den AGP-Port in den Hauptspeicher zurückschaufeln - PCI-Express sollte das locker schlagen.

Darüber hinaus hatten wir bereits auf der CeBIT dieses Jahres die Gelegenheit [14], hinter gar nicht mal so verschlossenen Türen eine PCI Express-Plattform mit der damals noch brandneuen GeForce PCX5750 und dem ForceWare-Treiber 60.30 zu testen. Bereits damals erreichte das System eine Rückkanalrate von gut 281 MB/s - ein deutlicher Rückschritt also im aktuellen Treiber. ATis natives PCI Express-Interface in der X600 scheint momentan jedoch in dieser Disziplin führend zu sein.

In beiden 3DMark-Versionen gibt sich faktisch das gleiche Bild. Die PEG-Variante der neuen GeForce 6800 GT liegt leicht vorne. Sicherlich sind die Unterschiede marginal, aber es sind schon einnal leichte vorhanden, sogar zu Gunsten der neuen Schnittstelle. Die X600 ist hier keine direkte Konkurrenz, kommt sie doch mit zu schwachen Ausgangsbedingungen daher.

Hier steht in jedem Test die AGP-Variante vor der neuen PEG-Version. Teilweise liegen die Werte doch relativ deutlich über denen der PEG-Grafikkar